石墨烯-稀土氧化物的制備及其性能研究.pdf

1、自從2004年被發(fā)現(xiàn)以來，石墨烯（graphene，GS）因其獨(dú)特的力學(xué)性能、熱學(xué)性能、光學(xué)性能和電學(xué)性能，成為近年來化學(xué)，材料科學(xué)及物理學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，被認(rèn)為是在諸多領(lǐng)域都將極具潛力的新型納米材料。
　　石墨烯具有獨(dú)特的二維平面結(jié)構(gòu)，具有高比表面積、高強(qiáng)度、高模量、高導(dǎo)電性、良好的耐化學(xué)耐熱性等特點(diǎn)。近年來，隨納米科技的不斷發(fā)展，將石墨烯用于制備光電功能材料已成為材料科學(xué)一個(gè)前沿研究方向。本文首次將石墨烯用于石墨烯/氧化銪和石

2、墨烯/銪摻雜氧化鑭復(fù)合材料及其薄膜的制備，并分別對(duì)其性能進(jìn)行了研究。
　　本實(shí)驗(yàn)共分為三個(gè)部分：
　　第一，采用改進(jìn)的Hummers法與超聲波作用聯(lián)合制得氧化石墨烯。利用氧化石墨烯表面的羥基與Eu3+發(fā)生化學(xué)鍵合，再用硼氫化鈉將氧化石墨烯還原為石墨烯制得復(fù)合材料。利用透射電鏡（TEM）和掃描電鏡（SEM）對(duì)復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)及表面形貌進(jìn)行了分析，結(jié)果表明氧化銪顆粒均勻地包覆在石墨烯的表面。其熒光光譜表現(xiàn)出明顯的熒光猝滅，表明存在

3、由氧化銪向石墨烯的電子或能量轉(zhuǎn)移。此外，對(duì)其導(dǎo)電性能進(jìn)行分析，結(jié)果表明隨著氧化銪含量的增大，復(fù)合材料的電導(dǎo)率減小，這是由于氧化銪是一種絕緣體。熱重分析表明復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性要高于石墨烯，該材料兼有電學(xué)性能和光學(xué)性能。
　　第二，制備了石墨烯/銪摻雜氧化鑭光電復(fù)合材料。利用（SEM）和（XRD）對(duì)銪摻雜的氧化鑭熒光粉的表面形貌與晶型進(jìn)行了表征，結(jié)果表明銪完全摻雜到氧化鑭的晶格中形成了連續(xù)的固溶體。透射電鏡（TEM）結(jié)果表明熒光粉顆粒

4、均勻地包覆在石墨烯的表面。熒光光譜顯示隨著石墨烯含量的增大，復(fù)合材料的熒光強(qiáng)度降低，這是由于熒光粉與石墨烯存著光電轉(zhuǎn)換的作用。電化學(xué)表征表明該復(fù)合材料具有光電性能。
　　第三，制備了石墨烯/銪摻雜氧化鑭光電復(fù)合材料薄膜，利用電化學(xué)工作站研究其在導(dǎo)電玻璃電極表面的光電轉(zhuǎn)化性能及光電流響應(yīng)時(shí)間。當(dāng)沒有紫外光照射時(shí)，光電流是不變的，當(dāng)紫外光照射時(shí)，光電流發(fā)生顯著的增強(qiáng)，而當(dāng)停止照射時(shí)，光電流馬上降低。該材料具有明顯的光開關(guān)性能。結(jié)果表明